MOVIMENTOS DA LUA E DA TERRA: ROTAÇÃO E TRANSLAÇÃO - CIÊNCIA - 2024

Os movimentos da Terra e da Lua têm sua origem, por um lado, na atração gravitacional que cada um exerce sobre o outro e, por outro, na atração que o Sol por sua vez exerce sobre todos os corpos do Sistema Solar.

Tanto a Terra quanto a Lua têm movimentos de rotação em torno de seu próprio eixo e de translação, sendo estes os mais importantes. Mas também experimentam outros movimentos secundários de equilíbrios e oscilações, porque não são objetos pontuais, mas têm dimensões apreciáveis ​​e também não são perfeitamente esféricos.

Figura 1. Planos orbitais da Terra e da Lua, com as inclinações dos respectivos eixos e a distância entre os centros e o centro de gravidade. Fonte: Wikimedia Commons. Imagem da Terra da NASA; arranjo por brews_ohare

A Terra e a Lua são consideradas um sistema isolado de objetos de tamanho mensurável, girando em torno de seu centro de massa, localizado na linha que une os respectivos centros.

Este ponto está mais próximo da Terra do que da Lua, tendo a primeira massa maior. Ele está localizado a aproximadamente 4641 km do centro da Terra e é chamado de centro de gravidade.

Leis

Os movimentos da Lua são regidos pelas leis da Cassini, enunciadas em 1693 por Giovanni Cassini (1625-1712):

-A Lua tem rotação sincronizada com a Terra, pois tem o mesmo período de rotação e translação, desta forma sempre mostra a mesma face para os observadores terrestres.

-A inclinação do plano equatorial lunar e da eclíptica é constante.

-O eixo de rotação lunar, o normal à eclíptica -o plano orbital da Terra- e o normal ao plano orbital da Lua são coplanares.

Rotação e translação da Lua

A lua faz um movimento de rotação em torno de seu próprio eixo em aproximadamente 27,32 dias. Este período de rotação é denominado mês sideral. De acordo com a primeira lei da Cassini, este também é o tempo que leva para a Lua orbitar a Terra.

Figura 2. Animação mostrando o movimento do sistema Terra-Lua em torno do centro de gravidade. Fonte: Wikimedia Commons

A rotação síncrona é responsável por os observadores da Terra sempre verem o mesmo lado da lua.

Por sua vez, o mês sinódico é o tempo que decorre entre duas fases lunares idênticas e sucessivas.

O mês sinódico dura 29,53 dias e é porque a Terra não fica parada enquanto a Lua orbita ao seu redor. Para que as posições relativas Terra-Sol-Lua sejam as mesmas novamente, a Terra deve avançar 27º em seu movimento translacional em torno do Sol.

A Lua também viaja ao redor da Terra seguindo uma órbita elíptica com uma excentricidade muito pequena. A excentricidade de uma elipse é uma medida de seu achatamento. Este pequeno valor significa que a trajetória da Lua é quase circular, que viaja a uma taxa de 1 km / s.

As órbitas da Terra e da Lua se cruzam em pontos chamados nós, o que possibilita os eclipses, visto que vistos da Terra os tamanhos aparentes do Sol e da Lua são muito semelhantes.

Outros movimentos da Lua

Devido à órbita elíptica que a Lua segue em torno da Terra e seu eixo de rotação é inclinado 6,60º em relação à perpendicular do plano orbital (ver figura 1), ocorrem movimentos chamados de librações. Graças a eles podemos ver uma pequena porcentagem do outro lado da Lua, aproximadamente 9%.

Os pairadores mais notáveis ​​estão em longitude e latitude. As libações em longitude se devem ao fato de que, sendo a órbita elíptica, a velocidade de translação é maior no perigeu - mais perto da Terra - do que no apogeu - mais longe da Terra.

Desta forma, torna-se visível uma pequena porção da superfície próxima ao meridiano da borda, aquela que está logo a leste do referido meridiano quando a Lua está entre o perigeu e o apogeu.

Da mesma forma, a parte da superfície que está ligeiramente a oeste torna-se visível quando a Lua está entre o apogeu e o perigeu.

Por outro lado, a libração em latitude surge devido à inclinação do eixo de rotação. Assim, algumas partes da Lua que estão um pouco ao norte ou um pouco ao sul, podem ser vistas da Terra, dependendo do momento. O período dessa flutuação é de um mês dracônico, durando aproximadamente 27 dias e 5 horas.

A animação a seguir mostra vistas simuladas da Lua por um mês:

Rotação da terra

A Terra executa uma rotação em torno do eixo da Terra na direção oeste-leste, cujo período é de 1 dia ou mais precisamente 23 horas, 56 minutos e 3,5 segundos.

A velocidade de rotação da Terra é de 1600 km / h no equador, e diminui até desaparecer bem nos pólos, por onde passa o eixo de rotação, que está inclinado 23,44º em relação ao plano orbital da Terra, conhecido como a eclíptica (ver figura 1).

Esse movimento é responsável pelo surgimento do dia e da noite, que rege a vida das pessoas. Por aproximadamente 12 horas (varia de acordo com a latitude e a estação do ano), um hemisfério da Terra recebe luz do sol e tem uma temperatura mais alta, enquanto o outro fica escuro e a temperatura cai.

A rotação da Terra é devido à forma como a Terra se formou. A nuvem de matéria que deu origem ao sistema solar teve que girar para compactar a matéria. Mas a rotação tem um momento angular associado, que na ausência de torques externos é conservado.

O Sol, os planetas e outros membros do sistema solar, considerados como um sistema isolado, têm esse momento angular, distribuído entre seus membros.

É por isso que cada planeta tem seu próprio movimento de rotação de oeste para leste, exceto Vênus e Urano, que fazem o oposto, talvez devido a uma colisão com outro corpo grande.

Tradução da Terra

A Terra também faz um movimento de revolução ao redor do Sol, cujo período é de pouco mais de 1 ano. A origem desse movimento está na atração gravitacional que o Sol exerce.

Nesse movimento, a Terra descreve uma órbita elíptica, sempre de acordo com as leis de Kepler do movimento planetário. Para um observador localizado no Pólo Norte, esse movimento é feito no sentido anti-horário.

Tal como acontece com a Lua, a excentricidade da elipse que descreve a Terra é muito pequena. Então, a órbita da Terra se aproxima de uma circunferência de raio 150 x 10 ⁶ Km. Esse valor é usado em astronomia para definir uma unidade de distância chamada Unidade Astronômica ou UA, amplamente usada para expressar distâncias dentro do Sistema Solar.

Figura 3. Movimento da tradução da Terra em torno do Sol. Fonte: Wikimedia Commons.

O comprimento total desta elipse é de 930 milhões de quilômetros, que a Terra viaja a uma velocidade de 30 km / s.

O eixo de rotação da Terra é 23,44º inclinado com respeito à normal à eclíptica. Por isso, à medida que nosso planeta percorre sua órbita ao redor do Sol, um de seus hemisférios fica mais exposto aos raios solares, produzindo o verão, enquanto no outro a exposição é menor e chega o inverno.

Outros movimentos da Terra

A Terra não é uma esfera perfeita, mas um elipsóide achatado nos pólos. Portanto, a protuberância equatorial causa um movimento lento de rotação na Terra chamado precessão.

Nesse movimento, o eixo da Terra gira em torno do pólo da eclíptica, traçando um cone imaginário, como pode ser visto na figura a seguir:

Figura. Movimentos de precessão e nutação da Terra. Fonte: Wikimedia Commons.

A Terra leva 25.767 anos para traçar este cone. Sobreposto à precessão está outro movimento recíproco do eixo, denominado nutação, causado pela atração gravitacional da Lua sobre o bojo equatorial e tem um período de 18,6 anos.

Referências

1. Oster, L. (1984). Astronomia moderna. Editorial Reverte. 37-52.
2. Tipler, P. Physics for Science and Engineering. Volume 1. 5º. Edição. 314-316
3. Por que a Terra está girando? Obtido em: spaceplace.nasa.gov.
4. Wikipedia. Baricentro. Recuperado de: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Movimentos da Terra. Recuperado de: es.wikipedia.org.